交流异步电动机变频调速系统设计.doc

中南大学《工程训练》——设计报告设计题目：异步电机的变频调速指导老师：黎群辉设计人：冯露学号：专业班级：自动化0906班设计日期：2023年9月交流异步电动机变频调速系统设计摘要近年来,交流电机变频调速及其相关技术的研究己成为现代电气传动领域的一个重要课题,并且随着新的电力电子器件和微解决器的推出以及交流电机控制理论的发展，交流变频调速技术还将会取得巨大进步。本文对变频调速理论，逆变技术，SPWM产生原理进行了研究，在此基础上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统，以8051控制专用集成芯片SA4828为控制核心，采用IGBT作为主功率器件，同时采用EXB840构成IGBT的驱动电路，整流电路采用二极管，可使功率因数接近1，并且只用一级可控的功率环节，电路结构比较简朴。本文在控制上采用恒控制，同时，软件程序使得参数的输入和变频器运营方式的改变极为方便，新型集成元件的采用也使得它的开发周期短。此外，本文对SA4828三相SPWM波发生器的使用和编程进行了具体介绍，完毕了整个系统控制部分的软硬件设计。关键字:变频调速，正弦脉宽调制，控制，SA4828波形发生器目录TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc"摘要PAGEREF_Toc\hiHYPERLINK\l"_Toc"1.1研究的目的与意义1HYPERLINK\l"_Toc"1.2本次设计方案简介2HYPERLINK\l"_Toc"1.2.1变频器主电路方案的选定2HYPERLINK\l"_Toc"1.2.2系统原理框图及各部分简介3HYPERLINK\l"_Toc"1.2.3选用电动机原始参数4HYPERLINK\l"_Toc"2交流异步电动机变频调速原理及方法5HYPERLINK\l"_Toc"2.1异步电机变频调速原理5HYPERLINK\l"_Toc"2.2变频调速的控制方式及选定6HYPERLINK\l"_Toc"2.2.1比恒定控制6HYPERLINK\l"_Toc"2.2.2其它控制方式PAGEREF_Toc\h11HYPERLINK\l"_Toc"3变频器主电路设计13HYPERLINK\l"_Toc"3.1主电路的工作原理13HYPERLINK\l"_Toc"3.2主电路各部分的设计13HYPERLINK\l"_Toc"3.3.采用EXB840的IGBT驱动电路15HYPERLINK\l"_Toc"4控制回路设计16HYPERLINK\l"_Toc"4.1驱动电路设计16HYPERLINK\l"_Toc"4.2保护电路PAGEREF_Toc\h16HYPERLINK\l"_Toc"4.2.1过、欠压保护电路设计PAGEREF_Toc\h16HYPERLINK\l"_Toc"4.2.2过流保护设计PAGEREF_Toc\h18HYPERLINK\l"_Toc"4.3控制系统的实现19HYPERLINK\l"_Toc"5变频器软件设计PAGEREF_Toc\h22HYPERLINK\l"_Toc"5.1流程图22HYPERLINK\l"_Toc"5.2程序设计23HYPERLINK\l"_Toc"总结33HYPERLINK\l"_Toc"参考文献34所谓变频就是运用电力电子器件(如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT)将50Hz的市电变换为用户所规定的交流电或其他电源。它分为直接变频(又称交-交变频)，即把市电直接变成比它频率低的交流电，大量用在大功率的交流调速中;间接变频(又称交-直-交变频)，即先将市电整流成直流，再变换为规定频率的交流。它又分为谐振变频和方波变频。前者重要用于中频加热，方波变频又分为等幅等宽和SPWM变频。常用的方法有正弦波(调制波)与三角波(载波)比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等面积SPWM法等。本设计所设计的题目属于间接变频调速技术。它重要涉及整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分等。逆变环节为三相SPWM逆变方式。1.1研究的目的与意义在工业发展的初级阶段，人们重要使用集中传动。作为动力的鼠笼电动机，是不需要调速的。它只需要满足各种生产条件对它提出的起动和稳速运营的规定就可以，调速的任务是由皮带和齿轮来完毕。随着生产规模的不断扩大，对生产的连续性和流程化的规定愈来愈高，发展电机的调速技术已经是势在必行了。直流调速系统，由于其良好的调速性能，很长的时期内在调速领域内占据首位。但是由于直流电动机自身有机械换向器，给直流调速系统导致一些固有的、难于解决的问题。随着交流传动电动机调速的理论问题的突破和调速